杨路漫

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424 ）

1 引言

电力变压器是变电站的核心设备，也是变电站的主要设备。在各种油断路器逐步淘汰的今天更是变电站内主要的充油危险设备。因此电力变压器的消防安全工作就是电力变电站消防安全工作的重点。不同的变电站，由于建造时间、占地面积、设备布局方式等不同，所遵循的规范和文件条文有所区别，因此在电力变压器的防火防爆措施上有不同的体现，这些都是需要改正和改进的消防工作。

2 电力变压器火灾

油浸式电力变压器内部充有大量的绝缘油，一旦在发生严重过载、短路等事故时，可燃的绝缘材料和易燃的绝缘油将分解出大量可燃气体，这些气体受到高温和电弧作用分解燃烧并能进一步产生大量气体，使变压器内部压力急剧增加。当产生的可燃气体达到一定数量或压力时，将会从变压器箱体内的薄弱处喷射出来，形成火灾更或是爆炸，并再进一步扩大火灾产生的危害。因此合理配置电力变压器的消防系统对变压器的稳定运行和抑制变压器火灾将起到至关重要的作用。

2.1 电力变压器的火灾原因分析

运行中的电力变压器发生火灾爆炸的主要原因［1］：

（1）绝缘破坏，油质不达标、线圈老化、油量过少、铁芯绝缘老化损坏等；

（2）导线接触不良、螺栓松动、焊接不牢、分接开关触头损坏等；

（3）当变压器发生短路时，变压器将承受巨大的短路电流，倘若这个时侯保护系统又失灵或整定值过大不能正确及时地发生动作，那么这台电力变压器就可能面临被烧毁的危险；

（4）接触不良，变压器负载端的三相电流或电压不平衡时，变压器的零线上就会出现一个零序电流，当这个电流达到一定值时，接地点的接地电阻也恰好过大，则接地点就会出现高温，进而引燃可燃物；

（5）雷击产生的过电压，电力变压器的电流大多由架空线引来，在运行过程或恶劣天气很容易遭到雷电产生的过电压侵袭，击穿变压器的绝缘材料，甚至烧毁变压器，从而引起火灾。

2.2 电力变压器的危险性分析

大型油浸式电力变压器主要由油箱、铁芯、线圈、油枕、绝缘套管、分接开关和附件构成，附件主要有散热器、呼吸器、压力释放阀、瓦斯继电器、温度计等。变压器里面的结构主要由绝缘衬垫和绝缘支架支撑，一般多使用绝缘纸板、棉纱等可燃物［2］；同时，变压器内部正常情况下充有有大量绝缘、冷却作用的变压器油。电力变压器在运行工作时，内部的变压器油温度一般在50～70℃，上层油温最高不得超过95℃。所以当电力变压器油箱内部绕组发生短路、过负荷等故障时，尤其是变压器内局部温度达到400℃时，绝缘材料和变压器油会在高温和强电弧的作用下发生轻微分解，膨胀以致气化，这个过程会产生出CH4、C2H6和C2H4和C2H2等易燃易爆的危险性气体；因此不论是轻微发热分解的呋喃系的醛糖物质还是高温产生的乙烯、丙烯等不饱和碳氢化合物均是甲类火灾危险性物质，极易引起爆炸。

变压器内部的绝缘油在高温和气化的作用下，体积和压力也急速增长，当达到箱体所能承受压力的临界值时，气化的高温变压器油以及产生的甲类火灾危险性气体将从变压器油箱的最薄弱处喷出并与外界空气中的氧接触后发生爆炸、燃烧。同时，燃烧的流淌油火又将进一步扩大火灾范围而引起相邻设备着火，因此，合理的变压器消防设计在变电站起着重要的作用。

表1 常见电力变压器充油量［3］

3 电力变压器的火灾防范措施

3.1 设置合理的消防布局

在日常的生产和生活中，大型油浸式电力变压器一般都安装在室外，消防布局应满足一定的防火间距，当室外变压器的充油量达到2500kg 及以上时应满足表2 规定的最小间距

表2 室外油浸变压器之间的最小间距 m

需要注意的是，当室外变压器的防火间距由于其他原因不能满足上表规定的要求时，应设置高度高于变压器油枕的防火墙，其长度不能小于变压器的贮油池两侧各1m［4］。图1 是某工厂110kV 2#变电站的主变压器部分布局示意图，该站1#、3#主变之间以及2#、4#主变之间的间距均不满足表2规定的要求，因此在两个主变之间设置一堵防火墙，防火墙长度大于主变贮油池两侧各1m，主变与事故油池的最小间距不小于5m。

图1 某工厂110kV 2#变电站主变布置图

当变电站总面积超过3000m2时，应设置环形消防车道，室内油浸电力变压器总油量超过100kg时，应设置单独的变压器室，并应设置贮油或挡油设施。变压器室的耐火等级不得低于二级，变压器室之间，变压器室与配电室之间应设置耐火极限不低于2.00h 的防火隔墙。

3.2 配置适当的消防灭火系统

根据不同的环境和使用要求，油浸式电力变压器中有多种消防灭火系统可供选择。目前，大型油浸式电力变压器的消防灭火系统主要有：水喷雾灭火系统；排油注氮式灭火系统；二氧化碳式灭火系统；细水雾灭火系统；合成型泡沫喷雾灭火系统等，而室外电力变压器一般比较适合配置细水雾灭火系统和合成型泡沫喷雾灭火系统。

3.2.1 水喷雾灭火系统

早期大型电力变压器所采用的最主要的灭火系统［5］就是水喷雾灭火系统，高压水通过布置在变压器周围的水喷雾喷嘴喷出雾状水幕，利用水雾的窒息、覆盖、冲击、吸热、乳化等灭火作用，使火焰熄灭，阻止变压器火灾的火势蔓延。

3.2.2 细水雾灭火系统

细水雾灭火系统同时具备了气体灭火系统和水喷雾灭火系统的优点［6］，它的灭火原理与水雾有密切关系，工作室，高压水经过细水雾喷头雾化成极小的水雾颗粒，起到表面冷却、窒息、辐射热阻隔和浸湿等灭火作用。在电力变压器消防配置中，充分利用了细水雾的冷却、窒息、辐射热阻隔和电绝缘性等特点。由于细水雾系统对水的需求量相对较小，灭火效率好，应用相对广泛，不仅在室外变压器灭火配置中得到广泛应用，还可以应用于室内变压器的灭火配置。需要注意的是，变压器配置细水雾灭火系统的喷头与变压器无绝缘带电设备的最小距离应满足规范要求，水雾保护范应满足相关规范的规定。

3.2.3 合成型泡沫喷雾灭火系统

合成型泡沫喷雾灭火系统［7］是一种用添加了适量添加剂的表面活性剂为基料做成的泡沫灭火剂，优点有：灭火性能高，稳定性好、抗燃时间长、安全环保。可以灵活方便的应用于各种电气灭火环境。

表3 喷头与无绝缘带电设备的最小距离 m

4 电力变压器其它防火防爆措施

根据电力变压器运行特性和可能发生的火灾危险性，在变压器的日常运行中还要遵守各种运行规定，防止变压器运行过程中因事故或其他原因引起火灾或爆炸事故［8］。

（1）严禁变压器过负荷运行。长期过负荷运行变压器会引起线圈和铁芯过热，加速绝缘老化，进而形成电力变压器内部的匝间短路、相间短路和对地短路等，而这些都会加速变压器油的分解。

（2）保持变压器油的油质良好。变压器油在储存和运输以及日常运行维护中，若油质量差或杂质、水份过多，会导致绝缘强度的降低。当绝缘强度降低到某个程度时，变压器内部的绝缘就会被击穿，进而产生内部电火花、电弧并出现危险温度。因此运行中的变压器一定要定期化验油质，做好日常大修理工作并在大修时对变压器油进行滤油或更换，以保持变压器内部绝缘保持一个良好的状态。

（3）防止变压器内部硅钢片绝缘老化损坏，倘若变压器内部的铁芯绝缘（也就是硅钢片之间的绝缘）老化或夹紧螺栓套管损坏，变压器内部的绕组和铁芯上将会产生很大的涡流，引起铁芯长期发热集聚并将造成绝缘油及其他绝缘部件的老化和损坏。

（4）防止因检修不慎导致对电力变压器内部绝缘的损坏。变压器检修吊芯时，应着重保护变压器内部的线圈和绝缘套管同时兼顾各个绝缘构件，使其不发生变形或因应力发生损坏。如果发现有擦破损伤，应当及时处理。

（5）保持电力变压器保护正常，满足各种故障的要求。当压力超过瓦斯继电器保护整定值，而瓦斯继电器不能正确动作跳闸时，则会发生爆炸。

（6）防止雷击等大气现象对变压器绝缘的损坏。电力变压器的线路一般通过架空线相互连接，而架空线很容易遭受雷击，这就使得变压器时刻会暴露在雷电等大气现象的威胁之下，当发生雷电时，雷电行波会通过电力线路击穿变压器绝缘而导致烧毁。虽然在电力线路中，我们有避雷线及避雷器的保护，但仍然不能完全避免雷电带来的灾害。并且避雷器在布置中应当尤其注意其接地线应与变压器的低压侧中性点接在一起，在中性点不接地电力网中，避雷器的接地段应与变压器油箱金属外壳以及中性点的击穿熔断器接地端连在一起并可靠接地。

（7）为了保持保护装置的准确可靠，必须定期对其进行检查和试验，严格执行电力运行的相关规范。

（8）对变压器接地电阻进行限制。采用保护接零的低压电力系统中，变压器低压侧的中性点应当直接接地。当电力变压器的三相负载不平衡时，零线上会出现零序电流。当零序电流过大而接触电阻也较大时，接地点就会出现过高的温度，引燃接地点周围的可燃物质，因此相关规范规定：容量在100kVA 及以下的变压器接地电阻应不大于10Ω。

（9）电力变压器室应配备与之相适应的消防设施和设备。一般由二氧化碳或IG541 等构成的自动灭火系统配合感温火灾探测器等探测报警设备并配备相应的应急照明系统。整个变压器消防设施和设备的所有电力和通讯线路可以采用矿物绝缘类不燃性电缆、耐高温电缆、防火电缆或其他耐火电缆，以满足电力变压器的防火要求。

5 结语

电力变压器的消防设施配置要符合相关规范文件、要讲究科学合理，并兼具经济型和灵活性，在实践应用中，可以多种设施相互配合共同配置，来达到消除火灾，消除隐患，降低损失的目的。日常的变压器和变电站维护运行中应加大变压器本身的各种自动保护的可靠性和灵敏性，多数失控的变压器火灾多是因变压器本身的保护失效的情况下才发生的。另外为防范电力设备失控引起更大的损失，应加大对相关电力设备配套的消防设施的检查并及时改正，将消防隐患降到最低。